7.1 科学探究：牛顿第一定律 导学设计

第七章　力与运动
第一节　科学探究： 牛顿第一定律
教
材
解
读
本节主要内容有牛顿第一定律和惯性两部分。这样设置是由于牛顿第一定律揭示了一切物体都具有惯性，指出物体在不受外力作用或受到平衡力作用时能保持匀速直线运动状态或静止状态的原因在于物体具有惯性。在编写“牛顿第一定律”的内容时，先让学生观察并思考诸如“推箱子”“敲铁钉”等现象，提出亚里士多德的观点；然后阐述伽利略的理想实验；最后让学生通过自己的分析与论证得出并表述牛顿第一定律。这部分重点是让学生通过科学探究学习分析与论证的方法。这样设计的目的是让学生通过自己的探究来反驳已有的生活经验，使他们留下深刻的印象。
　“惯性”部分则是先提出惯性的概念，然后让学生通过惯性小实验和“迷你实验室”认识惯性，接着通过一组生活中的事实，如“劳动时利用惯性”“安全带的作用”，来获知如何利用惯性和防止惯性带来的危害，这样设置的目的是让学生通过具体的事例来认识抽象的概念，并将抽象的惯性应用于实际的生活情景。
教
学
目
标
　
知识与技能
1.知道牛顿第一定律的内容。
2.知道力不是维持物体运动的原因，而是
改变物体运动状态的原因。
3.知道什么是惯性，认识一切物体都有惯
性。
4.会用惯性知识解释常见的一些现象，培
养学生的语言表达能力。
过程与方法
经历以实验为基础进行逻辑推理的过程，理解理想实验法在物理学中的应用。
情感、态度
与价值观
　通过对有关物理学史的学习，培养学生尊重客观事实、实事求是的科学态度。
重
点
难
点
重点
通过对实验探究的参与，强化学生分析与论证的能力；加深对牛顿第一定律和惯性的理解。
难点
　牛顿第一定律与学生的生活经验是不符的，而且该规律不是从实验中直接得出，而是在实验的基础上通过推理概括出来的，需要一定的想象能力，因此，让学生确信牛顿第一定律并理解其内涵，是本节教学的难点。
教
学
建
议
　本节属科学探究类型，需要在分析和论证方面强化学生的能力。提倡尽可能多地呈现现实生活中与“在力的作用下物体运动；没有持续外力作用，运动物体停止”相一致的实例(如：演示在持续推力作用下，小车前进；停止推动，小车停下来)，尽量让学生展示他们的生活概念，或者说引导学生尽量呈现出与亚里士多德观点一致的生活经验，然后提出亚里士多德的观点，让他们觉得所持观点有理论上的支持；接下来提出伽利略的观点，展示伽利略的理想实验，用严格的推理方法让学生感受伽利略观点的不可批驳，从而质疑“为什么会出现这两种截然不同，但又各具一定道理的观点”。强化矛盾，让学生充分思考、交流。讲述伽利略的推理时，要强调他是在分析大量事实的基础上进行合乎逻辑的科学推理，不是凭空想象，即使这样由推理得出的结论也必须经过实践的检验。注意对学生进行科学态度和科学方法的教育。
学点1　牛顿第一定律
阅读教材P125，思考讨论下列问题：
问题：(1)要使静止的木箱运动起来，我们必须施加__力__的作用；撤去推力后，运动的木箱最终会停下来，是由于受到__摩擦阻力__的作用。
(2)联系生活中关于运动和力的现象，你可以提出哪些问题？你提出的依据是什么？
[答案] 略
(3)早在2000多年以前，亚里士多德和伽利略都对物体的运动和受力关系进行了研究，你比较同意谁的观点？
[答案] 同意伽利略的观点。
探究：运动物体如果不受力，运动情况会是怎样的？
(1)用如图7－1－1所示的器材进行实验。
图7－1－1
(2)思考：为什么要让小车从同一斜面的同一高度滑下？小车在不同的水平面上最终停下来的原因是什么？
[答案] 让小车从同一斜面的同一高度滑下，是为了让小车滑到斜面底端时具有相同的速度。小车最终停下来的原因是受到摩擦阻力的作用。
(3)实验中采用了哪些研究方法？
[答案] 控制变量法、理想实验法、分析比较法。
(4)让小车从同一斜面的同一高度滑下，观察其在不同水平面上的运动情况，并将小车在水平面上的运动距离测量出来，记录在下表中。
接触面材料
摩擦力的大小
滑动的距离
毛巾
__大__
__短__
棉布
__较大__
__长__
木板
__小__
__更长__
(5)比较上表的内容，你可以得出什么结论？
[答案] 在其他条件相同时，水平面越光滑，小车受到的摩擦力越小，小车前进的距离就越长。
(6)设想一下，如果我们有足够光滑(没有任何阻力)的水平面，小车的运动情况如何？
[答案] 小车将做匀速直线运动。
总结：(1)一切物体在没有受到外力作用的时候，总保持__匀速直线运动__状态或__静止__状态，这就是著名的牛顿第一定律。
(2)牛顿第一定律是在大量经验事实的基础上，通过__推理抽象__概括出来的，虽然无法直接验证(因为没有不受力的物体)，但被大家公认是正确的。
学点2　惯性
思考：(1)为什么立定跳远不如助跑跳远跳得远？
[答案] 助跑跳远起跳时人由于惯性会向前运动。
(2)参加百米比赛的运动员到达终点时为什么很难立即停下来？
[答案] 运动员到达终点时由于惯性会向前运动。
观察：观看老师演示如图7－1－2所示的实验，回答下面的问题。
图7－1－2
(1)为了使实验甲的实验效果更明显，应该如何击打硬纸板？
[答案] 快速击打。
(2)在图乙中，当小车碰到木块时，小车和车上的木块的运动状态都发生了怎样的变化？
[答案] 小车立即停止运动，车上的木块会向前运动。
总结：(1)一切物体都有保持__静止__或__匀速直线运动__状态的性质。
(2)我们把物体保持__运动状态__不变的性质叫做惯性。
学点3　惯性现象
问题：阅读教材P128图7－5、图7－7和图7－8，讨论交流：
(1)为什么把硬纸片弹走，硬纸片上的砝码却未被弹走？
答：砝码原来处于__静止__状态，当拨动弹性片把硬纸片弹走时，硬纸片上的砝码由于__惯性__仍处于__静止__状态，所以未被弹走。
(2)为什么斧头的手柄松了，用手柄的下端在树墩上撞击几下，斧头就能套牢了？
答：手柄向树墩撞击时，斧头和手柄一起__运动__，当手柄撞到树墩，手柄停止运动，斧头由于__惯性__继续__向下运动__使斧头套紧。
(3)为什么跳远运动员助跑后会跳得更远？
答：跳远运动员助跑后起跳时有__初速度__；起跳后在空中飞行时，由于运动员具有__惯性__，仍保持__原来的运动状态不变__，继续向前运动，所以他会跳得更远。